富氧燃烧技术节能机理.doc

富氧燃烧技术节能机理 传统上的燃烧过程大都基于空气为氧化剂来源的热工过程，现有热工测算体系也仅限于此 普通空气助燃体系，因此，千万别以传统的眼光、传统的测算体系来妄加评测富氧燃烧！富氧 燃烧作为一种基于富氧为氧化剂来源的全新的燃烧过程，其节能机理总结如下： 一、以富氧作为氧化剂来源的燃烧系统因富氧助燃而强化了燃料的燃烧 通俗的说，富氧环境下，燃料在最短的时间内迅速燃尽，最大可能的、充分的释放出了所有的热量，提高了燃料的燃烬率！ 关于富氧在燃烧过程中到底起到何种作用，从分析煤炭燃烧过程可知：富氧空气加强了煤 炭的活性，提高燃烧的强度，在燃烧过程中起到了积极的作用，下面是助燃空气中氧气含量变化对燃烧影响的分析： 在炭粒燃烧反应过程中，氧浓度（或者说氧分压）决定了碳粒的燃烧反应速度，要加快燃烧速度，应当设法增加碳粒表面氧的浓度，富氧助燃就起到了这个效果，使得碳粒的燃烧速度加快，燃烧温度增高，在较短的时间内迅速燃尽，尽量释放出所有的热量。 下图是煤粉在不同氧的体积分数下的实验所得 DTG 曲线，其中，氧的体积分数Ф（O）的增加使得试样的 DTG 曲线向低温区移动,也就是着火温度降低，且最大质量损失速率随着氧的 体积分数的增加而增大,说明煤的活性随着氧的体积分数的增大得到增强 煤在不同氧的体积分数下的 DTG 曲线 煤样燃烧的平均质量损失率也随氧的体积分数的增加而增大,说明随着氧的体积分数的增加，煤从开始燃烧到燃尽所需的燃烧时间缩短，煤中易燃物质整体燃烧速率得到提高，此外，随着氧的体积分数的增大，燃烧曲线的后部尾端变陡,即煤的燃尽率也得以提高。 二、 以富氧作为氧化剂来源的燃烧系统因富氧环境而减少燃料的热损失，节约了燃料 富氧环境下燃料的燃烧温度将有很大的变化，以煤炭为例对富氧环境下燃煤的火焰温度进行分析： 富氧空气扩散火用是指相对于同状态下普通空气为基准时所具有的火用。当富氧浓度达到27%时，对比普通空气（含氧浓度21%），燃烧温度上升了295℃，每公斤燃料减少火用损失746KJ，相当于节约5.5%的燃料，如果富氧浓度达到30%，燃烧温度上升了438℃，减少火用损失1031kJ，相当于节约7.6%的燃料 综上述分析可知：煤炭的低发热值越高，在同等的富氧率情况下，火用损失就越少，富氧燃烧节煤率也就越高，尽管实际工程应用时略有误差，结合炉窑工况的燃烧温度提高幅度也不尽相同，但显然这些都抹杀不了富氧燃烧卓越的节能效果 三、以富氧作为氧化剂来源的燃烧系统因富氧环境有效的提高了燃烧系统的升温速率而节能 由台湾工研院吴国光、焦鸿文、张育诚等多位博士所做的21%～30%富氧燃烧实验中所载， 以燃烧后废气排放维持在5%、炉膛温度1200℃、固定瓦斯流量30.5m3/hr为测试点，到达 1200℃累计所用时间定义为升温时间，由下图可明显的看出，在相同的燃烧条件下，因进风空 气的氧气浓度升高，升温速度快了！下图为相同燃烧条件含氧浓度不同的锅炉升温速度图标 据上图，氧气浓度到达升温目标温度所需时间分别为 : 氧气纯度 21% 24% 26% 28% 30% 升温秒数 11396 9209 8624 7688 7330 由此可知，与普通空气作为氧化剂的燃烧系统比较，在含氧24%的富氧环境下的富氧燃烧 系统，同样以燃烧后废气排放维持在5%、炉膛温度1200℃、固定瓦斯流量30.5m3/hr为测试点，到达1200℃累计所用时间也即升温时间自11396秒缩短到9209秒！ （11396-9209）/11396*100%=19%！ 节能效果不言而喻! 四、对可适当提高工艺温度的燃烧系统来说，因富氧环境可有效的提高炉内火焰温度，有效的改善了炉内火焰的热传递效率，显著节能！依工业炉节能技术手册实验数据显示: 氧浓度于21%时，火焰温度1420℃，当氧浓度提升至23%时，火焰温度提升至1700℃，火焰温度提升280℃，下表为火焰温度与富氧空气中的氧浓度之间关系， 摘录自《工业炉节能 技术手册》： 火焰温度 oC 空气过剩系数 21% 23% 25% 27% 29% 31% 1.0 2,120 2,250 2,350 2,400 2,415 2,425 1.2 1,800 2,000 2,150 2,270 2,350 2,380 1.5 1,420 1,700 1,900 2,080 2,200 2,280 氧浓度(%) 21% 23% 火焰温度(℃) 1420℃ 1700℃ 炉膛温度(℃) 800℃ 950℃ 依上表数据显示